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什么是用于傳熱的軟性導(dǎo)熱凝膠？

什么是用于傳熱的軟性導(dǎo)熱凝膠？

研究表明，高達 55% 的電子元件故障與散熱不良有關(guān)。此外，用于散熱的硬質(zhì)導(dǎo)熱墊在過大壓力下會導(dǎo)致脆弱的裸芯片破裂或使多層 PCB 板變形。在這種情況下，用于傳熱的軟性導(dǎo)熱凝膠成為理想的解決方案。

通過使用合適的導(dǎo)熱凝膠解決方案，我們可以有效降低電子元件的溫度，延長元件壽命并提高可靠性。無論您是熱工程師、產(chǎn)品設(shè)計師還是制造專家，了解用于傳熱的軟性導(dǎo)熱凝膠對于現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)都至關(guān)重要。

軟性導(dǎo)熱凝膠的化學(xué)和物理特性

軟性導(dǎo)熱凝膠的主要特點是低模量（柔韌性）和高穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)熱硅脂是一種簡單的流體混合物，在熱循環(huán)過程中極易泄漏，而導(dǎo)熱凝膠則采用特殊的聚合物基質(zhì)，這種材料基于分子鏈相互連接的聚合物。這可以防止材料流動或遷移，即使元件因受熱膨脹也不會發(fā)生這種情況。這種交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)確保材料保持在原位，在產(chǎn)品的使用壽命內(nèi)提供可靠的傳熱性能，這是優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)熱膏的關(guān)鍵優(yōu)勢。材料的柔軟度使用肖氏 00 硬度計進行測量，大多數(shù)高性能軟性凝膠的肖氏 00 硬度值在 20 到 45 之間，使其具有極高的柔韌性，這意味著該材料只需很小的力即可貼合每個微小的表面缺陷，幾乎消除了元件損壞或 PCB 板翹曲的風(fēng)險。

軟性導(dǎo)熱凝膠與導(dǎo)熱墊和導(dǎo)熱硅脂的比較

了解何時選擇軟性導(dǎo)熱凝膠而不是傳統(tǒng)的導(dǎo)熱硅脂或間隙墊需要研究它們在實際應(yīng)用中的性能差異。

軟性導(dǎo)熱凝膠與導(dǎo)熱硅脂（導(dǎo)熱膏）的比較

軟性導(dǎo)熱凝膠 vs 導(dǎo)熱墊

導(dǎo)熱墊因其易于操作而備受青睞，但這也帶來了較高的機械應(yīng)力，并影響了導(dǎo)熱接觸。

導(dǎo)熱墊的缺點：需要施加較大的壓力才能達到所需的表面潤濕效果，從而最大限度地降低接觸電阻。這種壓力會對脆弱的元件造成損害。

導(dǎo)熱凝膠的優(yōu)勢：軟性導(dǎo)熱凝膠能夠自動實現(xiàn)優(yōu)異的潤濕效果，其流動性使其能夠覆蓋整個界面，即使是復(fù)雜的輪廓也能輕松應(yīng)對。

鍵合線厚度 (BLT) 的優(yōu)勢

導(dǎo)熱墊：其厚度受限于固定的標(biāo)稱厚度（例如 1.0 毫米）。

軟性導(dǎo)熱凝膠：由于凝膠具有流動性，自動點膠可以達到由間隙高度決定的最小鍵合線厚度。正是由于這種均勻的薄層，導(dǎo)熱凝膠通常比具有相同原始導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱墊具有更低的整體導(dǎo)熱電阻。

軟導(dǎo)熱凝膠在傳熱領(lǐng)域的常見應(yīng)用

LED和照明散熱管理

LED驅(qū)動器需要極長的使用壽命，通常額定壽命為50,000小時。因此材料必須能夠承受金屬芯PCB的熱膨脹應(yīng)力。軟性導(dǎo)熱凝膠能夠吸收熱循環(huán)應(yīng)力而不脫落或開裂，從而防止產(chǎn)品使用壽命期間因熱降解而導(dǎo)致的閃爍或顏色偏移。

汽車和電動汽車應(yīng)用

電動汽車行業(yè)是可分散導(dǎo)熱材料的主要用戶。軟性導(dǎo)熱凝膠用于大功率逆變器、車載充電器，并且越來越多地用作電動汽車電池單元和冷卻板之間的間隙填充物，其低密度和原位固化能力使其成為大規(guī)模生產(chǎn)自動化生產(chǎn)線的理想選擇。

工業(yè)和電信設(shè)備

這些應(yīng)用需要在惡劣環(huán)境下保持高可靠性，比如5G遠程射頻單元 (RRU) 和工業(yè)電源通常需要垂直安裝，這要求導(dǎo)熱界面材料 (TIM) 必須保持垂直穩(wěn)定性。具有高觸變性的軟性導(dǎo)熱凝膠對于確保材料保持在分配位置至關(guān)重要，從而在長達十年的戶外使用中可靠地冷卻芯片。

如何選擇導(dǎo)熱凝膠

單組分（預(yù)固化）：這類凝膠本身就很穩(wěn)定，無需混合，最適合返工常見的非關(guān)鍵性應(yīng)用。

雙組分（固化）：需要在噴嘴處混合兩種組分（A 和 B）。這樣可以形成高度穩(wěn)定的固化彈性體。它具有最佳的長期可靠性和絕對的垂直穩(wěn)定性，但返工難度更大。

計算點膠模式：軟導(dǎo)熱膠的點膠方式對于避免氣泡滯留至關(guān)重要。

自動化投資回報率：自動化點膠設(shè)備（機械臂、容積泵）的資本投資很快就能得到回報。省去了切割和放置數(shù)百個導(dǎo)熱墊所需的人工，顯著提高了生產(chǎn)效率。

常見問題解答

問：我可以重復(fù)使用軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠嗎？

答：不可以。一旦被壓縮，凝膠的結(jié)構(gòu)就會受損，無法再次可靠地貼合。返工時必須將其徹底擦拭干凈并重新涂抹。

問：導(dǎo)熱凝膠會隨著時間推移而變干嗎？

答：高質(zhì)量的硅酮或丙烯酸導(dǎo)熱凝膠經(jīng)過特殊配方，可在設(shè)備的使用壽命內(nèi)有效防止干燥和分層。這是其優(yōu)于廉價導(dǎo)熱膏的關(guān)鍵優(yōu)勢。

問：軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠導(dǎo)電嗎？

答：幾乎所有軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠都不導(dǎo)電。導(dǎo)熱凝膠使用電絕緣陶瓷填料（例如氧化鋁），因此可以安全地與導(dǎo)電引線和引腳直接接觸。

問：軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠和導(dǎo)熱膏一樣嗎？

答：不一樣。軟質(zhì)凝膠經(jīng)過特殊設(shè)計，可以限制油的流動性（減少滲油），通常具有觸變性，更容易實現(xiàn)自動化；而導(dǎo)熱膏成本較低，但更容易發(fā)生遷移。

問：我應(yīng)該多久對生產(chǎn)中的凝膠進行一次重新認(rèn)證？

答：在任何工藝變更或供應(yīng)商變更后；每年進行抽樣檢查，或者如果現(xiàn)場監(jiān)測到溫差漂移超過約 5°C 時。

問：凝膠會釋放氣體并污染光學(xué)器件嗎？

答：有些凝膠會。用于光學(xué)器件時，請使用不含硅酮或低 VOC 的凝膠，并索取 TML/CVCM 數(shù)據(jù)。

問：軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠可以用于電腦的 CPU 和 GPU 散熱嗎？

答：可以。軟質(zhì)導(dǎo)熱凝膠非常適合 CPU/GPU 散熱，尤其是在筆記本電腦中，因為筆記本電腦對耐振動性和長期穩(wěn)定性要求較高。

問：我可以混合使用不同品牌的導(dǎo)熱凝膠嗎？

答：不建議這樣做。不同的配方可能存在化學(xué)不兼容性，混合后的凝膠可能會發(fā)生相分離或固化不當(dāng)。

問：導(dǎo)熱凝膠需要什么樣的儲存條件？

答：正確的儲存方法可以延長保質(zhì)期并保持性能。建議嚴(yán)格遵循產(chǎn)品手冊中提供的使用和儲存說明。

軟性導(dǎo)熱凝膠是一種成熟可靠的導(dǎo)熱界面材料技術(shù)。只要選擇合適的規(guī)格，軟性導(dǎo)熱凝膠就能在貼合性、低機械應(yīng)力和易于制造性之間實現(xiàn)完美平衡。

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